Gjut- och restspänningssimulering i designarbetet del 2

(1)

Gjut- och restspänningssimulering i designarbetet del 2

(2)

Box 2033, 550 02 Jönköping, Sweden Tel: +46(0)36 - 30 12 00 swecast@swerea.se http://www.swecast.se c 2014, Swerea SWECAST AB

(3)

G891P2 Gjut- och restspänningssimulering i designarbetet

Författare Rapport nummer: Datum

Aron Brehmer 2015-001 2015-06-11

Sammanfattning

Detta delprojekt handlade om att undersöka hur noggrant det går att simulera restspänningar i en gjuten komponent. Detta gjordes genom att verifiera restspänningssimuleringar med fysiska mätningar på ett gjutgods som i detta fall var cylindrar i gjutjärn. Restspänningsmätningar ge-nomfördes med sektionering och hålborrning, både i gjutet och bearbetat tillstånd. Simulering-arna utgick från processdata som registrerades under gjutning av cylindrSimulering-arna samt materialdata från simuleringsmjukvarans databas. Materialdata för formsandens konduktivitet undersöktes virtuellt för att få en god överenstämelse mellan simulerade och uppmätta data för temperatu-ren. Detta för att erhålla relevant temperaturhistorik för restspänningsberäkningar. Det visade sig att simuleringen hade god överenstämmelse med sektioneringsmätningar för axiell spänning medans hålborrningsmätningarna gav inbördes motstridiga resultat.

Summary

This part of the project deals with how accurately residual stress simulation can be in a casted component. This was done by verify simulations with physical measurements in a casting which in this case were ductile iron cylinders. The residual stress measurements were performed with sectioning and hole drilling, both on as-cast and machined cylinders. The simulation was based on process data from the casting trails and material data from the simulation software database. The material data for the molding sand heat conductivity was fitted to get a good conformity betwen measured and simulated temperature history. This operation was done to ensure that the residual stress simulation used a relevant temperature history. It turned out that the simulation had a good agreement with the sectioning measurements of the axial stress while the hole drilling measurements were contradictive.

(4)

(5)

Innehåll

1 Tillkomst 2

2 Inledning 2

3 Syfte och mål 3

4 Bakgrund 3

4.1 Restspänningar vid gjutning . . . 3

4.2 Restspänningsmätningar . . . 4 4.2.1 Hålborrning . . . 4 4.2.2 Sektionering . . . 5 4.3 Restspänningssimulering . . . 5 5 Genomförande 6 5.1 Gjutförsök . . . 6 5.2 Restspänningsmätningar . . . 7 5.2.1 Hålborrning . . . 7 5.2.2 Sektionering . . . 9 5.3 Simulering . . . 10

5.3.1 Stelning/svalning och restspänningar . . . 11

6 Resultat 12 6.1 Gjutförsök . . . 12 6.2 Restspänningsmätningar . . . 14 6.2.1 Hålborrning . . . 14 6.2.2 Sektionering . . . 15 6.3 Simulering . . . 17 6.3.1 Simulering av temperaturhistorik . . . 17 6.3.2 Simulering av restspänningar . . . 18 7 Diskussion 27 7.1 Gjutförsök . . . 27 7.2 Restspänningsmätningar . . . 27 7.2.1 Sektionering . . . 27 7.2.2 Hålborrning . . . 28

7.3 Simulering samt jämförelse med mätresultat . . . 28

8 Slutsats 31

9 Fortsatt arbete 31

Bilagor 32

(6)

(7)

1 Tillkomst

Denna rapport ”Gjut- och restspänningar i designarbetet (del 2)” har tagits fram av Swerea SWECAST AB inom projektet G891P2 - Gjut- och restspänningssimulering i designarbe-tet. Projektet har varit finansierat av Swerea SWECAST. Rapporten utgör den andra delrap-poren av projektet och arbetet har planerats utifrån resultat och slutsatser från första året. Budgeten för år två har varit 500 000 kr. SKF Mekan AB samt Volvo GTO har bidragit med resurser för gjutning av komponenter samt restspänningsmätningar.

Projektet behandlar hur restspänningar påverkar och ska behandlas i designarbetet. Denna del av projektet har behandlat verifiering av restspänningssimuleringar. Projektledare har varit Aron Brehmer, rapporten är skriven av Aron Brehmer (Swerea SWECAST AB). Resultatmottagare är projektguppen, dvs. Scania CV, Volvo GTT, Bosch Rexroth Mellansel och SKF Mekan samt ledamöterna i forskningsgrupp järn.

2 Inledning

Den svenska gjuteriindustrin utsätts för allt hårdare konkurrens från omvärlden. För att be-hålla och öka sin konkurrenskraft är det viktigt att kunna producera mer kostnadseffektiva gjutgods. Ett sätt att göra det är att sänka vikten på komponenter. Genom noggrannare simu-lering kan fler parametrar tas med vid konstruktionsarbetet och godset kan dimensioneras med mindre marginal för variationer i materialet men med bibehållen säkerhet.

Ett steg på vägen är ta hänsyn till restspänningar och lokala variationer i materialegenskaper som härrör från gjutprocess, bearbetning och efterföljande värmebehandling. Som det ser ut idag så utgår konstruktörer ofta från att materialet är spänningsfritt och har homogena materialegenskaper då de ska dimensionera en gjuten komponent, vilket är ett felaktigt an-tagande. Ett sätt att minska restspännigar är genom värmebehandling av gjutgodset. Studier visar att upp till 80% av restspänningarna kan elimineras med värmebehandling, [1]. Ett vanligt antagande är att restspänningarna har en negativ inverkan på komponenten vilket inte alltid är fallet. Generella antaganden och uppskattningar leder vanligtvis till feldimen-sionerade gjutgods. I de fall restspänningar tas med i utmattningsanalyser görs det vanligen med handpåläggning och höftade bedömningar där en generell sänkning görs av utmattings-gränsen.

(8)

Restspänningar kan ha både negativ och positiv inverkan på en komponents livslängd då de överlagras med spänningar från externa laster. Det är avgörande om restspänningar är tryckspänningar eller dragspänningar. Dragspänningar i ytan på en detalj har en negativ in-verkan eftersom sprickbildning och sprickpropagering underlättas. Tryckspänningar i ytan har motsatt effekt och motverkar sprickbildning. Tryckspänningar i ytan uppkommer bland annat som en bonus då gjutgods rensas med blästring.

Det finns en önskan att kunna ta hänsyn till restspänningarna som bildas i gjutprocessen re-dan på konstruktionsstadiet av nya komponenter. Detta kan göras med hjälp av simulering. Simuleringar bidrar till att öka kunskapen om restspänningar och varierande materialegen-skaper. Ökad kunskap gör att gjutgods kan konstrueras som är mer vikt- och kostnadsef-fektiva och som dessutom har ”rätt” livslängd. Med hjälp av simuleringar finns möjligheter att prova olika material- och processparametrar virtuellt. Det gör att många prototyper kan sparas och reducerar eller helt eliminerar dyra modelländringar.

För att kunna utvärdera restspänningens inverkan på belastade komponenter och hur livs-längden påverkas måste resultaten från simuleringen stämma väl överens med det faktiska förhållandet i gjutgodset. I detta arbete görs en undersökning för att verifiera restspännings-simuleringar med hjälp av gjutförsök och restspänningsmätningar. Restspänningsmätning-arna genomförs med hålborrning och sektionering och simuleringRestspänningsmätning-arna görs i MAGMA. 3 Syfte och mål

Syftet med projektet är att skapa mer kostnadseffektiva gjutgods genom att ta hänsyn till restspänningar som härrör från gjutprocessen och värmebehandling. Det görs genom att undersöka hur restspänningar kan användas tidigt i produktutvecklingen. I dagsläget görs generella påslag vid dimensionering av gjutgods för att ta hänsyn till restspänningar vilket kan leda till feldimensionering. Om simulering används för att se var i gjutgodset restspän-ningar uppstår, om det är tryck- eller dragspänrestspän-ningar samt hur stora spänrestspän-ningarna är så kan konstruktören dimensionera rätt. Därmed kan vikt sparas och kostnaderna sänkas.

Detta projekt är del två i projektet ”Gjut och respänningssimulering i designarbetet”. Målet för denna delen av projektet är att med hjälp av gjutförsök och mätningar verifiera restspän-ningssimuleringar för ett obehandlad gjutämne och för den bearbetade produkten.

4 Bakgrund

4.1 Restspänningar vid gjutning

Restspänningar återfinns till någon grad i allt gjutgods. Dessa kan definieras som ”Spän-ningar som finns kvar i godset efter att all extern last tagits bort”. Om ett gjutgods kunde kylas med en likformig hastighet och likformiga mekaniska begränsningar i varje punkt skulle det gå att erhålla ett spänningsfritt tillstånd. Problemet är att gjutgodset påverkas av olika begränsningar både externt och internt under stelning och svalning. Detta bidrar till ojämnt distribuerade töjningar i materialet som leder till restspänningar. Externt begränsas gjutgodset av gjutformen som påverkar hur materialet kan krympa och röra sig under stel-ning och svalstel-ning. Internt påverkas materialet av att det svalnar med olika hastighet i olika delar av materialet vilket innebär att volymförändringen i godset inte blir likformig. Även

(9)

fastransformationer under avsvalning leder till skilda volymförändringar. En klassisk geo-metri och exempel för att provocera fram restspänningar visas iFigur 1. I exemplet kommer den tunnare sektionen att stelna först och börja krympa. Detta ger under förloppet upphov till dragspänningar i sektionen. Den tjockare sektionen som fortfarande är varm eller till och med smält kommer inte att hålla emot krympningen nämnvärt. När den tjocka sektio-nen sedan börjar stelna och krympa bildas även där dragspänningar. Nu kommer dock den tunnare sektionen som stelnat helt att hålla emot vilket gör att den sätts under tryck. I detta läge kommer antingen den tunnare sektionen att deformeras eller den tjockare sektionen att gå av beroende på geometriförhållanden och stelning- och svalningshastighet.[2,3].

Figur 1: Geometriexempel för att provocera fram och testa restspänningar. Geometri omarbetad från [2]

4.2 Restspänningsmätningar

4.2.1 Hålborrning

Hålborrning är en metod för att mäta restspänningar som finns i en komponent. Metoden mäter lokalt vid borrhålet och nära ytan, ner till ett fåtal mm. Hålborrning brukar räknas som en semidestruktiv metod då borrhålet oftast är så litet att de kan repareras eller helt bortses från [4]. Hålborrning genomförs med följande steg: Först fästs en rosett med tre eller sex töjningsgivare på samt en markering för borrhålet. Dessa kan ha lite olika konfigurationer beroende på hur och var mätningen ska genomföras. Tre vanliga exempel på givare visas i

Figur 2.

Figur 2: Tre standardtyper av töjningsgivare för hålborrning [6].

Töjningsgivaren kopplas sedan till en dator via en mätutrustning. Sedan placeras en borr-utrustning på komponenten och centreras över hålet på rosetten. Ett nolläge hittas sedan för borren på ytan. Detta kan göras antingen för hand eller genom elektrisk kontakt där en ledare kopplas på komponenten och en på borrutrustningen som sedan borrar tills kretsen sluts när borren har kommit igenom plastfilmen som givarna och borrhålsmarkeringen sit-ter på. Efsit-ter detta borras ett hål i masit-terialet och de frisläppta töjningarna kan mätas. Hålet

(10)

kan borras hela vägen på en gång eller stegvis. Vanligast sker borrningen stegvis då det ger en bättre bild av spänningstillståndet om det inte skulle vara likformigt över borrdjupet [4,5]. Det är också viktigt att borrningen inte ger upphov till några plastiska deformationer i materialet eftersom detta skulle störa mätningarna. På grund av detta används oftast hög-hastighetsborrar (300.000-400.000 rpm) eller abrasiv luftstråle (partiklar som skjuts med luftstråle). Restspänningarna kan sedan räknas fram utifrån de uppmätta töjningarna. Då ett plant spänningstillstånd antas på ytan erhålls de två nollskilda huvudspänningarna och de-ras riktning i förhållande till töjningsgivaren. Det går även att få fram σX och σY i punkten.

Det finns i huvudsak två varianter att räkna på. Dels en där spänningarna antas vara likfor-mig genom hela borrdjupet vilket ger ett värde som gäller för hela djupet. Alternativt antas spänningarna variera över djupet och restspänningarna räknas i varje djupsteg vilket gör att en spänningsprofil över djupet erhålls. Dessa beräkningar bygger på töjningsmätning-arna, materialparametrar i form av E-modul och Poissons tal samt konstanter som räknats fram för specifika kombinationer av töjningsgivare och håldiameter. För en mer detaljerad genomgång se ASTM standard E837-08 [6].

4.2.2 Sektionering

Sektionering är en metod för att mäta restspänningar i en komponent. Detta sker genom att mäta töjningar som uppstår då restspänningarna frisläpps. Detta är en förstörande metod då restspänningarna frisläpps genom att göra ett sågsnitt genom komponenten. Töjningarna kan sedan mätas med töjningsgivare limmade på komponenten nära snittet. Det är viktigt att sågsnittet inte skapar några nya spänningar i materialet genom termisk eller mekanisk påverkan då dessa eventuella nya spänningar också kommer att mätas av givarna och på-verka resultatet. När sektionering används mäts töjningarna endast i en riktning. Detta gör att metoden passar bäst då restspänningarna huvudsakligen finns i en riktning som från början är känd. Det antas också att spänningarna är likformiga på det sågdjupet som på-verkar töjningsgivaren. Genom att sätta töjningsgivare på två sidor av en komponent och såga igenom går det att få en uppskattning av spänningsvariationen genom komponenten. De restspänningar som fanns i komponenten kan sedan räknas fram från töjningarna ge-nom att anta elastisk töjning och använda σ = ε∗ E. Där σ = restspänning ε = töjning E = Elastisitetsmodul.

4.3 Restspänningssimulering

Restspänningar som uppkommer under gjutning kan simuleras utifrån förhållandena under tillverkningsprocessen. I detta arbete användes en restspänningssimulering som först be-räknar temperaturhistoriken för samtliga tidssteg under stelning och svalning. Temperatur-historiken tillsammans med eventuella mekaniska randvillkor används sedan för att räkna ut hur restspänningarna utvecklas under stelning och svalning. Det går också att titta på hur restspänningarna från gjutningen omfördelas då gjutgodset bearbetas. Det är då en för-enklad simulering som inte tar hänsyn till eventuella nya restspänningar som bildas under bearbetningen till följd av värme och mekanisk påverkan utan endast omfördelning av be-fintliga restspänningar. Utöver de materialdata som behövs för att genomföra stelnings- och svalningssimuleringen krävs även termomekanisk data i temperaturintervallet från stelning till rumstemperatur. E-modul, brottsgräns, sträckgräns, Poissons tal, termisk expansionsko-efficient samt parameter för materialhårdnande.

(11)

5 Genomförande

5.1 Gjutförsök

Gjutförsöken i projektet gjordes hos SKF Mekan AB. Under försöken gjöts nio stycken cylindrar,Figur 3(a), på handformningslinan. Dessa cylindrar gjöts i sandformar med hela cylindern i underflaskan utan kärna och tre matare i överflaskan. I formen fanns även en mindre typ av cylinder som gjöts till ordinarie produktion och inte i övrigt ingick i arbetet. På en av cylindrarna mättes temperaturen under stelning och svalning för att kunna jämföra dessa med de simulerade temperaturerna. Upplägget med matare, inlopp och komponenter i formen kan ses iFigur 4.

(a) Cylinder (b) Cylinder bearbetad

Figur 3: Komponenten som gjutämne och bearbetad

Figur 4: Formupplägg med cylindrar samt placering för matare och inlopp.

För temperaturmätningen användes sex inkapslade termoelement av typ K (3mm diameter och 500mm långa). Fyra element sattes i gjutgodset enligtFigur 5(a). Som syns i figuren sattes två stycken, 1 och 2 i cylinderväggen mot mitten av formflaskan. De andra två, 3 och

(12)

4, i cylinderväggen mot ytterkanten av formflaskan. Elementen låstes fast så att de hamnade 150 mm ned i cylindern räknat från dess överkant som sammanfaller med partlinjen. Två av termoelementen i godset var skyddade av keramrör med ytterdiameter 6 mm och innerdia-meter 4 mm vilket också är markerat iFigur 5(a), element 1 och 4. De två sista elementen, 5 och 6 placerades i sanden enligtFigur 5(b). Dessa sattes på ett djup av 355 mm räknat från formens överkant. Hålen för termoelementen borrades genom överflaskan från insidan och mättes ut med hjälp av modellen och skjutmått. För keramrören och hålen i sanden användes ett 6 mm borr och för de lösa termoelementen i godset användes ett 3 mm borr. Borrhålen för sanden i överflaskan användes sedan som mall för att borra ned i underflaskan efter att halvorna lagts ihop. När alla element var placerade lades formsand runt de uppstickande termoelementen för att förhindra smälta att tryckas ut genom springorna.

(a) Placering av termoelement i godset (b) Placering av termoelement i sanden

Figur 5: Placering av termoelement

De nio cylindrarna för projektet gjöts i segjärn, GJS 500-7, från två segjärnsbehandling-ar från samma grundsmälta. Kemisk analys togs på båda smältorna. Avgjutningen gjordes med gjutskål och stoppare,Figur 6. Temperaturen loggades kontinuerligt under stelning och svalning. Efter cylindrarna slagit ur sparades fyra stycken för restspänningsmätningar i gju-tet tillstånd utan blästring och fyra stycken bearbetades före mätning. I bearbetningen ingick svarvningsoperationer på både in och utsida av gjutämnet.

Restspänningsmätningarna genomfördes med två olika metoder, hålborrning och sektio-nering. Hålborrningen genomfördes hos Swerea SWECAST AB och sektionering genom-fördes på VOLVO GTT. Båda mätmetoderna användes på komponenter i gjutet tillstånd

Figur 3(a)och på bearbetade komponenterFigur 3(b).

5.2.1 Hålborrning

Hålborrning genomfördes både i gjutet tillstånd och på bearbetade cylindrar. Ytan i gjutet tillstånd bearbetades för att fastsättning av töjningsgivare skulle vara möjlig. Detta skedde först med grov borste för att få bort kvarvarande sand. Sedan användes ett P 240 slippapper för att få ytan tillräckligt jämn för att fästa töjningsgivaren. Ytan tvättades med etanol och

(13)

Figur 6: Form med termoelemt färdig för gjutning

sedan med en mix av isopropanol och aceton (RMS1 från HBM). Töjningsgivarna var av typ 1.5/120R RY61 från HBM. Dessa limmades på cylindern med ett kallhärdande cyanacrylat lim (X60 från HBM). Töjningsgivarna och dess positioner kan ses iFigur 7 och 8, dessa limmades i förhållande till cylindern enligtFigur 9.

(a) Position givare på cylinder 1 (b) Position givare på cylinder 2

Figur 7: Position för givare på cylinder 1 och 2, gjutet tillstånd. Mätt från nedre kant på inlopp 2. Avstånd mellan inlopp 1 och 2 ej exakta i bilden.

(a) Position givare på cylinder 3 (b) Position givare på cylinder 4

(14)

(a) Gjutet tillstånd (b) Bearbetad

Figur 9: Riktning på töjningsgivarna i förhållande till cylindrarna

Hålborrningssystemet som användes var en MTS 3000-RESTAN från Sint technology. Sy-stemet använder sig av höghastighetsborrning med luftturbin (350.000-400.000rpm). Auto-matisk inkrementell borrning med stegmotor och datainsamling. Nolläget för borren på ytan hittades med hjälp av elektrisk kontakt mellan borret och metallytan. Övriga mätparametrar kan ses i Tabell. 1. Mätningarna analyserades sedan i mjukvaran EVAL v6.0. I mjukva-ran analyserades mätresultaten enligt ASTM-E837 för icke uniforma spänningstillstånd, se

Kapitel 4.2.1. Parameter Värde Borrdiameter 1,6 mm Antal mätsteg 40 Stegdjup 0,04 mm Borrhastighet 20 mm/s Vänttid borrning 4 s

Vänttid före mätning 5 s

E-modul 169 GPa

Poissons tal 0,27

Tabell 1: Parametrar för hålborrning

5.2.2 Sektionering

Uppmätningen gjordes genom att axiella trådtöjningsgivare applicerades på cylinderns in-respektive utsida enligtFigur 10. Givarna på insidan har nummer 1-2 medan givarna på utsi-dan har nummer 3-4. Givarna är av typen KFG-5-120-C1-11L3M3R med specificationer en-ligtFigur 11(a). För att frigöra spänningarna i axiell led gjordes tre snitt enligtFigur 11(b). Snittningen leder inte till en total frigörelse av spänningen utan några MPa kommer att åter-stå. Genom att simulera själva snittningen i Magmasoft (som en bearbetningsoperation) kan man dock jämföra uppmätta och simulerade värden på ett korrekt sätt.

(15)

(a) (b)

Figur 10: Töjningsgivarnas placering på cylindern i gjutet tillstånd.

(a) (b)

Figur 11: Snitt placering för sektionering samt specifikation för töjningsgivare

5.3 Simulering

Simuleringen i detta projektet utfördes i MAGMA v.5.2.0.10 med modulerna MAGMAiron och MAGMAstress. Utifrån de parametrar som tagits fram under gjutförsöken,Kapitel 5.1, och MAGMAs databas byggdes en bassimulering för vidare kalibrering. De parametrar som användes i denna simulering kan läsas iTabell. 2. Geometrin för simuleringen inkluderade alla matare och komponenter i flaskan samt ingjutssystem. I gjutförsöken användes gjutskål med stoppare. Detta förenklades i simuleringen till ett inlopp på nedloppet med samma diameter som nedloppet. Formstorleken sattes till den verkliga storleken. Geometrin kan ses iFigur 12.

(16)

Parameter Värde

Element 7,9x106

Metallelement 4,8x105

Material SKF GJS 500-7Tabell. 4

Formsand MAGMA Furan-mold

Fylltemperatur 1320◦C

Fylltid 21 s

Ympningsparameter Good, 100%

Grafitexpansion 7

Värmeöverföringstal MAGMA IRON

Tabell 2: Parametrar för bas simuleringen

Figur 12: Visar geometrin som användes vid simulering.

5.3.1 Stelning/svalning och restspänningar

I ett första steg kalibrerades stelnings och svalningstider för att säkerställa att MAGMAstress matades med relevant temperaturhistorik. I detta arbete undersöktes ympningsparametrar, formsandens konduktivitet och värmeöverförningstalet (HTC) för att kalibrera in simule-ringen mot de uppmätta kurvorna. I basversionen var samtliga av dessa satta till MAGMAS standardvärden för GJS 500-7 i kombination med furanformsand.

Restspänningaberäkningarna genomfördes i MAGMAstress. Denna simulering utgick från stelnings och svalningssimuleringen. Avsvalningen räknades ner till det att den undersök-ta cylindern hade en maxtemperatur av 200◦C. Temperaturberoende mekaniska egenskaper för metallen togs från MAGMA databasen för GJS 500-7. Restspänningssimulering kör-des sedan i tre olika varianter. Två där sandformen antogs påverka restspänningarna och kontaktvillkor räknades mellan form och gods. Dock användes vid denna beräkning endast en delvolym av sandformen runt cylindern för att ge ett rimligt stort problem för befintli-ga beräkningsresurser,Figur 13. Dessa två varianter skilde sig på hur styvt formmaterialet beräknades vara. I den första varianten användes furansand från MAGMA databasen, vari-ant V1. I det andra testet sänktes E-modulen för furansanden från 1500 MPa till 250 MPa,

(17)

variant V2. Värdet 250 MPa har presenterats för furansand i litteraturen, [7] och ansågs intressant att testa då det skiljde sig avsevärt från databasens värde. I den tredje varian-ten antogs att sandformen gav med sig helt för godset och inte påverkade utvecklingen av restspänningarna, variant V3. Översikt av varianterna visas iTabell. 3.

Figur 13: Visar delvolymen av sandformen som användes vid restspänningssimulering i xy-planet. Denna sträcker sig genom hela formen i z-led.

Formstyvhet (E-modul (MPa)) Kontakt

V1 1500 Ja

V2 250 Ja

V3 - Nej

Tabell 3: Parametrar för restspänningssimulering

I dessa varianter räknades inte restspänningar för matare och matarhylsor vilket innebär att dessa endast påverkar restspänningarna genom värmefördelning och inte med mekanis-ka randvillkor. Samtliga tre varianter genomgick sedan ett bearbetningssteg i simuleringen där material togs bort för att motsvara svarvning av in och utsida av cylindrarna. Dessa tre varianter jämfördes sedan med restspänningsmätningarna både före och efter bearbetnings-steget.

6 Resultat

6.1 Gjutförsök

Från gjutförsöken erhölls information om kemisk sammansättning, gjuttid, gjuttemperatur och stelnings- och svalningstemperaturkurvor. Gjutningarna genomfördes från två segjärns-behandlingar tagna från samma grundsmälta som beskrivits iKapitel 5.1. Kemisk samman-sättning för dessa visas iTabell. 4. Avgjutningen av formen med termoelement filmades och fylltider lästes ut från denna och visas i Tabell. 5. Gjuttemperaturen togs i skänkarna före avgjutningen påbörjades i första formen. Formen med termoelementen fylldes som femte och sista form från skänk 1. Temperaturkurvor för stelning och svalning togs ut från de sex

(18)

termoelementen som beskrivits iKapitel 5.1. Kurvorna för termoelementen i godset kan ses

iFigur14- 15. Temperaturkurvorna för termoelementen i sanden kan ses iFigur 16.

C Si Mn P S Cr Ni Al Cu Co Mg N

Smälta 1 3.6 2.19 0.388 0.01 0.006 0.032 0.035 0.01 0.295 0.02 0.038 0.01

Smälta 2 3.6 2.18 0.396 0.01 0.0056 0.032 0.037 0.011 0.262 0.02 0.04 0.01

Tabell 4: Kemisk sammansättning för de två segjärnssmältorna.

Stoppare (s) Fylltid (s) Temperatur skänk 1 (◦C) Temperatur skänk 2 (◦C)

6 21 1339 1357

Tabell 5: Fylltider före och efter stoppare drogs samt skänktemperatur före avgjutning.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

Temperaturkurvor under stelning och svalning

Element 1 Element 4 Element 2 Element 3

(19)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 600 800 1000 1200 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

Temperaturkurvor under stelning och svalning

Element 1 Element 4 Element 2 Element 3

Figur 15: Temperaturkurvor från termoelement i godset inzoomat.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 0 50 100 150 200 250 300 T id(h) T em p er at u r( ◦ C)

Temperaturkurvor under stelning och svalning

Element 5 Element 6

Figur 16: Temperaturkurvor från termoelement i sanden

6.2.1 Hålborrning

Resultaten från dessa mätningar både för gjutet tillstånd och bearbetade komponenter var motstridiga. Ett resultat från hålborningen på komponentenerna i gjutet tillstånd bedöm-des som mer trovärdigt och kan ses iFigur 17. Resultat från övriga hålborrningsmätningar

(20)

kan ses i bilaga A. Töjningsgivarna limmades i riktning så att en β vinkel på 45◦ ger att första huvudspänningen i cylinderaxelns riktning. En individuell skillnad i β vinkel på_±5◦ förekommer mellan töjningsgivarna då limmningen ej är perfekt vinkelrät mot cylinderns centrumaxel.

Mätpunkt: Gjutet tillstånd 1

Material: Segjärn 500-7 Rosette typ: 'B' Total djup= 1.6 mm X1= 85 mm

E-modul= 169000 MPa Rosett diameter= 5.1 mm Antal steg= 40 X2= 90 mm

Poisson tal= 0.27 Gage factor A= 1,93 ± 1.5% Hål diameter= 1.8 mm Y1= 97 mm

Gage factor B= 1,95 ± 1.5% Hål excentricitet 0,047 mm Y2= 89 mm

Gage factor C= 1,93 ± 1.5%

Uppmätta töjningar:

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -5.724 -26.755 -9.765 0.08 -7.786 -25.649 -11.249 0.12 -9.6 -23.324 -11.398 0.16 -9.584 -19.876 -11.035 0.20 -9.897 -15.39 -10.639 0.24 -9.221 -10.128 -8.544 0.28 -8.28 -4.586 -7.291 0.32 -8.132 0.594 -5.773 0.36 -7.406 6.565 -3.843 0.40 -5.938 11.959 -2.227 0.44 -6.186 16.198 -1.6 0.48 -5.625 20.652 -0.33 0.52 -5.41 24.594 0.363 0.56 -4.19 29.542 1.715 0.60 -5.13 33.996 2.837 0.64 -4.734 38.911 4.074 0.68 -4.899 43.761 5.262 0.72 -4.767 47.39 5.658 0.76 -5.427 51.167 6.252 0.80 -4.981 54.713 6.416 0.84 -6.219 57.452 6.548 0.88 -6.186 60.19 6.565 0.92 -6.202 62.928 7.258 0.96 -5.658 65.732 7.456 1.00 -4.718 68.652 8.148 1.04 -5.196 70.334 8.181 1.08 -5.113 73.006 8.775 1.12 -5.592 74.573 8.627 1.16 -5.592 76.454 8.478 1.20 -6.153 78.054 8.313 1.24 -6.713 79.34 8.165 1.28 -6.829 80.957 8.148 1.32 -8.016 81.419 7.852 1.36 -8.28 82.557 8.132 1.40 -8.643 83.167 7.72 1.44 -9.204 83.695 7.439 1.48 -8.891 85.097 7.868 1.52 -9.138 85.493 7.901 1.56 -9.682 86.07 7.852 1.60 -9.831 86.664 7.423

ASTM E837-08 resultat: Uträkning av icke likformig spänning

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 -104.926 499.086 47.955 558.984 0.075 -73.735 98.286 -41.31 149.48 0.124 -142.167 80.284 -41.811 195.117 0.174 -122.62 41.373 -41.834 147.718 0.224 -107.56 23.502 -41.827 121.035 0.273 -101.387 21.778 -42.082 113.85 0.323 -94.054 25.76 -42.518 109.236 0.373 -93.987 30.447 -42.79 112.348 0.423 -77.651 28.394 -42.889 95.083 0.472 -70.621 27.407 -42.462 87.601 0.522 -70.836 28.126 -41.736 88.324 0.572 -73.188 36.876 -41.177 97.033 0.621 -77.315 48.599 -41.059 109.986 0.671 -74.496 62.259 -41.307 118.591 0.721 -63.627 71.922 -41.833 117.463 0.770 -53.121 73.515 -42.627 110.143 0.820 -44.383 63.535 -43.797 93.949 0.870 -49.099 39.581 -45.264 76.946 0.920 -65.819 12.662 -46.313 72.978 0.969 -85.99 -2.955 -45.925 84.551

Rosette: K-RY61-1.5/120R Hål data Hål radie:

Uniformitets test

Likformighets test resultat: EJ likformig

-40 -20 0 20 40 60 80 100 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

σmin σmax σvMises

Figur 17: Resultat för hålborrning i gjutet tillstånd 1

6.2.2 Sektionering

För sektioneringen gjordes mätningar på in- och utsida på cylindern. Resultatet från dessa mätningar finns i Tabell. 6 för samtliga cylindrar. Mätningarna ger ett värde på töjningar

(21)

och spänningar i z-led som sammanfaller med cylinderns centrumaxel. Spänningsvärden har räknats fram utifrån töjningsmätningarna med en E-modul på 170GPa. En simulering av sektioneringen på den gjutna komponenten gjordes också för att få en uppfattning om hur mycket av spänningarna som frigörs vid kapning. Denna simulering gjordes med in-ställningar som i V3 och resultatet visas iFigur 18. Som synes minskar tryckspänningen ca 22 MPa i samband med snitt 1. Vid snitt 2 och 3 händer sedan inte mycket mer.

Cylinder i gjutet tillstånd Bearbetad cylinder

Töjningar Insida (µm) Töjningar Utsida (µm) Töjningar Insida (µm) Töjningar Utsida (µm)

1 2 x¯ 3 4 x¯ 11 2 x¯ 3 4 x¯

81 85 83 -134 -135 -134,5 -13 67 67 -66 -50 -58

Spänningar Insida (MPa) Spänningar Utsida (MPa) Spänningar Insida (MPa) Spänningar Utsida (MPa)

1 2 x¯ 3 4 x¯ 12 2 x¯ 3 4 x¯

13,8 14,4 14,1 -22,8 -23,0 -22,9 -2,2 11 11 -11 -8,5 -9,75

1,2Givare ej inräknad i medel.

Tabell 6: Resultat från sektionering. Töjningar och spänningar i z-led.

-29,5 -23,6 10,0 12,9

0,4 0,1 -5,8 -5,4

-5,2 -5,3 0,5 0,1

Figur 18: Visar hur restspänningarna utvecklas vid sektionering för cylindern i gjutet tillstånd för insidan och utsidan.

(22)

6.3 Simulering

6.3.1 Simulering av temperaturhistorik

Som beskrivet i Kapitel 5.3 gjordes först en bassimulering för att ha ett utgångsläga att trimma in simmuleringen mot de uppmätta stelnings och svalningskurvorna. En jämförelse mellan de uppmätta temperaturerna och de simulerade i godset för de oskyddade elementen kan ses iFigur19(a)- 19(b) och jämförelse för sanden iFigur 19(c).

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

Temperaturkurvor under stelning och svalning

Simulering element 2 Simulering element 3

M¨atdata element 2 M¨atdata element 3

(a) Temperaturkurvor från bassimulering och mätningar i godset

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 600 800 1000 1200 T id(h) T em p er at u r( ◦C

(b) Temperaturkurvor från bassimulering och mätningar i godset inzoomat 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 0 50 100 150 200 250 300 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

M¨atdata element 5 M¨atdata element 6 Simulering element 5 Simulering element 6

(c) Temperaturkurvor från bassimulering och mätningar i sanden

Figur 19: Jämförande kurvor mellan bassimulering och temperaturmätningar

Nämnda parametrar iKapitel 5.3varierades sedan för att få en bättre överensstämelse mel-lan de uppmätta och de simulerade kurvorna. I slutversionen ändrades endast formsandens konduktivitet. De använda värdena för denna visas i Figur 20. Motsvarande kalibrerade kurvor kan ses iFigur21(a)- 21(b) för godset och iFigur 21(c)för sanden.

(23)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Temperatur (◦_C) Lamb da ( W mK ) Konduktivitet i formsanden Sandkonduktivitet Sandkonduktivitet bas

Figur 20: Använd sandkonduktivitet i intrimmad simulering

6.3.2 Simulering av restspänningar

Restspänningarna simulerades i tre olika varianter. Översiktsbilder från dessa tre fall kan ses iFigur 22- 24. Bilderna visar in och utsida av cylindern för huvudspänningarna σmin

och σmax, samt spänningskomponenten längs z-axeln som sammanfaller med cylinderns

centrumaxel. För att lättare kunna jämföra med restspänningsmätningar har ett medel av restspänningarna plockats ut över det område där givarna för sektioneringen verkat. Dessa resultat kan ses iTabell. 7tillsammans med resultat från sektioneringen. Givarnas placering iFigur 10.

Gjutet tillstånd Bearbetad

version σZ(MPa) utsida σZ(MPa) insida σZ(MPa) utsida σZ(MPa) insida

V1 (kontakt, styv form) -31 18 -14 14

V2 (kontakt, vek form) -26 6 -4 3

V3 (ingen kontakt) -32 12 -8 7

Sektionering -22,9 14,1 -9,75 11

Tabell 7: Medelvärde av simulerade restspänningarna över mätområdet för sektioneringen på insida och utsida av cylindern. Sista raden visar uppmätta restspänningsvärden från sektioneringen.

I Figur 25- 27 visas bilder på restspänningarna genom tjockleken för cylindern kapad i

xy-planet på halva höjden. IFigur28- 30 syns spänningsutveckling över tjockleken i dia-gramformat dels rakt under en matare och dels mitt emellan två matare. Då restspänningarna i simuleringen varierar över korta avstånd på ytan har spänningarna över tjockleken tagits som ett medelvärde av tre mätningar.

(24)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

(a) Temperaturkurvor från kalibrerad simulering och mätningar i godset

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 600 800 1000 1200 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

(b) Temperaturkurvor från kalibrerad simulering och mätningar i godset inzoomat

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 0 50 100 150 200 250 300 T id(h) T em p er at u r( ◦C)

M¨atdata element 4 M¨atdata element 5 Simulering element 4 Simulering element 5

(c) Temperaturkurvor från kalibrerad simulering och mätningar i sanden

(25)

(a) Z-spänning version V1

(b) Z-spänning version V2

(c) Z-spänning version V3

Figur 22: Axiella restspännignar från simulering. De övre bilderna i varje par i gjutet tillstånd och de undre bilderna efter bearbetning.

(26)

(a) Huvudspänning σmaxversion V1

(b) Huvudspänning σmaxversion V2

(c) Huvudspänning σmaxversion V3

Figur 23: Max huvudspänning från simulering. De övre bilderna i varje par i gjutet tillstånd och de undre bilderna efter bearbetning.

(27)

(a) Huvudspänning σminversion V1

(b) Huvudspänning σminversion V2

(c) Huvudspänning σminversion V3

Figur 24: Min huvudspänning från simulering. De övre bilderna i varje par i gjutet tillstånd och de undre bilderna efter bearbetning.

(28)

Figur 25: Restspänningar i xy-planet på halva höjden i cylindern version V1. Gjutet tillstånd yttre halv-cirkel och bearbetat i innre halvhalv-cirkel. Innre halvhalv-cirkeln är förminskad där det gråa området är borttaget material och motsvarar samma storlek som yttre halvcirkeln.

(29)

Figur 26: Restspänningar i xy-planet på halva höjden i cylindern version V2. Gjutet tillstånd yttre halv-cirkel och bearbetat i innre halvhalv-cirkel. Innre halvhalv-cirkeln är förminskad där det gråa området är borttaget material och motsvarar samma storlek som yttre halvcirkeln.

(30)

Figur 27: Restspänningar i xy-planet på halva höjden i cylindern version V2. yttre halvcirkel och bear-betat i innre halvcirkel. Innre halvcirkeln är förminskad där det gråa området är borttaget material och motsvarar samma storlek som yttre halvcirkeln.

(31)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 −40 −20 0 20 40 Avst˚and (mm) Restsp ¨anni ng (MP a)

Restsp¨anningsprofil ¨over snitt i xy-planet

σmisesunder matar e σmisesmellan matar e σZunder matar e σZmellan matar e

(a) Spänningsprofil för komponenten i gjutet tillstånd

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 −20 −10 0 10 20 Avst˚and (mm) Restsp ¨anni ng (MP a)

(b) Spänningsprofil för bearbetad komponent

Figur 28: Spänningsprofiler för ett snitt av cylinderväggen i xy-planet på halva cylinderns höjd. Avstånd 0 är ytterytan. Version V1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 −40 −20 0 20 40 Avst˚and (mm) Restsp ¨anni ng (MP a)

Figur 29: Spänningsprofiler för ett snitt av cylinderväggen i xy-planet på halva cylinderns höjd. Avstånd 0 är ytterytan. Version V2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 −40 −20 0 20 40 Avst˚and (mm) Restsp ¨anni ng (MP a)

Figur 30: Spänningsprofiler för ett snitt av cylinderväggen i xy-planet på halva cylinderns höjd. Avstånd 0 är ytterytan. Version V3

(32)

7 Diskussion

7.1 Gjutförsök

Från gjutförsöken erhölls temperaturkurvor från stelning och svalning samt annan nödvän-dig processdata för simuleringen. De uppmätta kurvorna visar ett beteende med stelnings-intervall och fastransformation som kan förväntas i denna typ av material. På grund av ter-moelementen är det dock svårt att mäta den maximala temperaturen vid fyllning då termoe-lementen har en viss responstid och toppen för maxtemperaturen är snabbt övergående. Det är också svårt att fastställa den exakta positionen på termoelementen i formutrymmet. Detta beroende på att de sitter i borrade hål fastlåsta med en låsring vid utgångshålet i toppen av formen vilket gör att det finns en risk för att elementen rör sig i formen under hanteringen. Det osäkraste måttet för elementen är placeringen i x/y-led. En undersökning på temperatur-skillnad i radiell led från simuleringen visar på vilken temperatur-skillnad som kan uppkomma på grund av dettaFigur 31. Vid en översikt ses att det endast är fram till stelningen är avslutad som det blir någon större skillnad i temperatur och att den skillnaden krymper och blir obetydlig efter detta område. Denna skillnad skulle kunna vara en felkälla vid noggranna jämförelser då efterföljande jämförelser och injustering av simuleringen bygger på att termoelementen sitter mitt i cylindern på en exakt höjd. I detta fall gjordes temperaturintrimmningen inte så noggrann att denna skillnad påverkar nämnvärt.

Figur 31: Simulerad temperatur första 0.5h från fyllning. Figuren i nedre vänstra hörnet visar vart mät-punkterna placerats i radiell led i cylindern.

7.2.1 Sektionering

Sektioneringsmätningarna gav rimliga resultat bortsett från givare 1 på den bearbetade cy-lindern där resultatet tyder på att givaren har släppt i limningen under mätning och därför ger ett avvikande värde. Därför har hänsyn ej tagits till det resultatet vid jämförelser med si-muleringen. En osäkerhet i dessa mätningar är att det är svårt att veta om sågsnitten har löst ut alla spänningar i materialet eller om det fortfarande finns spänningar kvar efter sektione-ringen som då inte heller registreras i mätningen. En simulering gjordes av sektionesektione-ringen för att ge en uppfattning om hur detta ser ut för den aktuella komponenten. Simuleringen

(33)

visar att spänningarna relaxeras helt på insidan av cylindern men att det efter sektionering-en fortfarande finns kvar restspänningar på utsidan. Om inte alla restspänningar släpper vid sektioneringen kommer mätningen att visa ett felektigt värde med för lågt absolutbelopp vilket det finns en risk för i detta fallet. En ytterligare sak som ska påpekas med dessa mät-ningar är att de endast ger spänmät-ningarna i z-led som i detta fall antogs vara den relevanta riktningen att mäta i. Detta gör att mätningarna ej ger en fullständig bild av spännings-tillståndet i cylindern och eventuella radiella spänningar och ringspänningar ej går att läsa ut.

7.2.2 Hålborrning

Hålborrningsmätningarna gav motstridiga resultat både för cylindrarna i gjutet tillstånd och bearbetat vilket kan ses i bilaga A. För cylindrarna i gjutet tillstånd var det endast en mätning som gav något som verkade vara ett stabilt resultat, Gjutet tillstånd 1. I denna mätning höll sig σmin i samma riktning som σZ i intervallet bortsett från första punkten. Denna

punkt ligger precis vid ytan och mätningen kan påverkas av hur ytan ser ut och hur den blivit förberedd inför mätningen. Resultat från övriga mätningar pendlar på ett sätt som gör dem mindre trovärdiga. För de bearbetade cylindrarna gav mätningarna inte heller något entydigt resultat och inte heller någon enskild mätning stack ut som speciellt trovärdig. Två av mätnignarna Bearbetad 1 och Bearbetad 4 uppvisade liknande kurvor för spänningarnas riktning men gav olika resutat för spännigsnivåerna. För Bearbetad 2 och Bearbetad 3 verkar även något ha hänt med töjningsgivaren en bit ned i materialet då de uppmätta töjningarna gemensamt hoppar ned i nivå och sedan fortsätter att utvecklas i samma riktning som före hoppet, seFigur A38 och A39.

7.3 Simulering samt jämförelse med mätresultat

Simulering i detta projekt kan delas upp i två delar. I ett första steg var målet att temperatu-ren i godset under stelning och svalning skulle matchas med de fysiska mätningarna. Detta för att kunna mata restspänningsberäkningen med relevant temperaturhistorik. De paramet-rar och materialdata som ändrades gjordes det baserat på tidigare erfarenheter från liknande simuleringar. I detta fall ändrades i slutändan endast sandens konduktivitet som också hade den största inverkan på temperaturhistoriken. Som nämnts i diskussionen för gjutförsöken så är elementens placering i godset en osäkerhet som kan ha betydelse. En eventuell felpla-cering i radiell led påverkar temperaturen mest under stelningsfasen och i mindre grad under resten av förloppet,Figur 31enligt den kalibrerade simuleringen. Detta gör att en jämförel-se av stelningstemperatur, stelningstid och platåform på kurvan kan bli osäker medans en övergripande jämförelse borde vara säker i vilket fall.

I det andra steget simulerades restspänningarna för cylindrarna. Dessa simuleringar genom-fördes i tre varianter som beskrivits i Kapitel 5.3. Två varianter där sandformen antas på-verka utvecklingen av restspänningarna mekaniskt och en där det antas att sandformens påverkan är försumbar och inte ingår i simuleringen. För dessa varianter simulerades in-te restspänningarna i matarna. Detta innebar att de endast bidrog med sin in-termiska del till restspänningarna. Denna metod valdes då det inte fanns tillräkligt med materialdata för att genomföra restspänningsberäkningar på hela matarsystemet. För samtliga simuleringar ses en variation över avstånd på några millimeter på ytan av cylindern. Det går även att se ett mönster i dessa variationer som verkar oberoende av övrig geometri som matare och inlopp. Dessa mönster går att härleda till meshens geometri genom att jämföra en resultatsbild med

(34)

en bild på meshenFigur 32. Det syns här tydligt att variationen uppkommer där geometrin får hörn till följd av cylinderytans krökning. Detta geometriberoende är mest påfallande i version V1 och minst i V3 och ökar därmed med en styvare form. Det är oklart hur mycket detta påverkar resultatet och om det gör resultatet otillförlitiligt. Ett ökat antal element bör minska denna effekt och ge en konvergenskontroll men kunde ej testas i detta arbete.

(a) (b)

Figur 32: Jämförelse mellan meshe geometri och resultat över samma område.

De värden som presenteras iTabell. 7 är ett medelvärde över det område där givarna sit-ter för sektioneringsmätningarna. Det mest osäkra simuleringsresultatet är det i version V1. Förutom de eventuella problem som nämnts ovan så gör även variationen över korta avstånd avläsning av ett medelvärde osäkert. När det gäller spänningarna över snittet i xy-planet ses att det beter sig lika för V2 och V3 där σZ blir lägre under mataren på innersidan. För V1

är denna skillnad mindre och dessutom omvänd då σZ blir lägre mellan matarna. Denna

omvändning beror troligen på att formen i V1 antas vara stelare än i V2 och V3 och därför ger ett annat beteende. Värderna iTabell. 7visar också på att de simulerade spänningarna i mätområdet för sektioneringen är störst i V1 (stel form), minst i V2 (vek form) och mellan dessa i simulering V3 (försumbar form). Då formen håller emot gjutgodset under stelning bidrar det i detta fallet till att spänningarna är i högst i den stela formen (V1). Med denna motivering bör spänningsnivåerna i V2 (vek form) hamna över dem i V3 (försumbar form) då V2 fortfarande håller emot till viss del. Beteendet som visade sig i detta fall kunde inte ges någon förklaring under arbetet.

För version V1 och V2 där formens påverkan på restspänningsutvecklingen togs med i beräkningen går det att se en ringspänning som byggs upp på ytterytan under avsvalnings-förloppet. Dennna relaxeras dock och blir försumbar när formen slås upp. Detta beteende återfinns ej för V3 där formens påverkan antas vara försumbar. Ringspänningen nådde i detta fallet inga kritiska nivåer för materialet men skillnaden kan vara intressant att ha i åtankarna vid framtida undersökningar.

Vid en jämförelse mellan simulerade resultat och sektioneringsmätningar ses en god över-ensstämelse mellan mätningarna och V1 samt V3 om det som diskuterats ovan antages att inte alla restspänningar släpper vid sektioneringen. Med det resonemanget skulle då också V1 stämma bättre än V3 då innerytan också betraktas. Dock ligger både mätvärden och simulerade värden nära varandra för V1 och V3 vilket gör det svårt att säga vilken av simu-leringsvarianterna som stämmer bäst då endast en mätning med två töjningsgivare per sida genomfördes. För att få klarhet i detta krävs att mätningar görs specifikt under och mellan matarna på denna geometri då det är på dessa platser som de två versionerna uppvisar en

(35)

skillnad som troligen skulle ge tydligt utslag i mätningar.

Då restspänningsmätningarna med hålborrning blev motstridiga finns det inget riktigt till-förlitligt resultat att jämföra med simuleringen. Det kan dock sägas att i det fall där rikt-ningen på σmin för komponenten i gjutet tillstånd stämde bra överens med simuleringen

var absolutbeloppet av spänningen högre än simuleringen och dessutom fanns en ringspän-ning som inte återfanns i simuleringen. Ett annat problem med att jämföra dessa mätringspän-ningar med simuleringen är att samtliga hålborrningsmätningar visar att spänningstillståndet inte är likformigt genom mätdjupet, se likformighetstestet i mätresultatsbladen. Detta gör att en upplösning med några stycken element per milimeter skulle behövas för att god jämförelse. Den mängd element som då skulle behövas i detta fall blir orimligt stort.

(36)

8 Slutsats

Från det genomförda arbetet kan följande slutsattser dras:

• De genomförda sektioneringsmätningarna ger god överensstämmelse med simule-ringen för σzför version V1 och V3.

• Den extra värmekälla som matarna utgör påverkar utvecklingen av restspänningar-na lokalt och bidrar till skilda spänningsbilder under matarrestspänningar-na jämfört motsvarande område mellan matarna.

• För att få riktig nytta av hålborrningsmätningarna krävs att det går att få samma upp-lösning på meshen som stegdjupet i mätningen.

9 Fortsatt arbete

Målet med detta delprojekt var att verifiera restspänningssimuleringar. Tanken var att se hur väl de simuleras och därigenom få en bättre kunskap om med vilken säkerhet de simulerade restspänningarna kan användas för att se påverkan av dessa vid användning av komponen-ten. Utifrån resultat av detta arbete kan fortsatta aktiviteter innehålla.

• Genomföra ytterligare mätningar på geometrin med sektionering och koncentrera spe-cifikt på att jämföra mätningar som görs direkt under en matare och mellan två matare för att bättre kunna jämföra mätningar mot de olika simuleringsvarianterna.

• Det visar sig i arbetet att sandens mekaniska egenskaper spelar stor roll för vilket resultat som erhålls från restspänningssimuleringarna. Det skulle vara till nytta att undersöka dessa egenskaper noggrannare och hur mycket de varierar med avseende på variationer i formningsprocessen och olika bindemedel.

• Jobba mer med hålborrning som restspänningsmätning. Undersöka om det går att få fram bra resultat på gjutjärn.

• FEM-simulera hålborrningen för att lokalt kunna lösa upp mätdjupet för metoden och jämföra med uppmätta töjningar.

(37)

Referenser

[1] T. V. R. et al., Heat Treatment: Principles and Techniques, PHI Learning Private Limitied, 2011.

[2] R. Lewis, K. Seetharamu, Z. Zainal, A. Hassan, Handbook of residual stress and deformation of steel, ASM iInternational, 2002.

[3] R.Svenningsson, Litteraturstudie modellering av restspänningar i pressgjutgods, Internrap-port SWECAST.

[4] P. V. Grant, J. D. Lord, P. S. Whitehead, Measurement good practice guide no. 53 (2006). [5] Measurement of residual stresses by the hole-drilling strain gage method, tech note tn-503,

Tech. rep., VISHAY Precision Group (2010).

[6] Standard test method for determining residual stresses by the hole-drilling strain-gage met-hod, E837-08.

[7] Y.Motoyama, Y.Inoue, G.Saito, M.Yoshida, A verification of the thermal stress analysis, in-cluding th furan sand mold, used to predict the thermal stress in castings, Journal of Material Processing Technology 213 (2013) 2270–2277.

(38)

Bilaga A Resultat från hålborrning

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -5.724 -26.755 -9.765 0.08 -7.786 -25.649 -11.249 0.12 -9.6 -23.324 -11.398 0.16 -9.584 -19.876 -11.035 0.20 -9.897 -15.39 -10.639 0.24 -9.221 -10.128 -8.544 0.28 -8.28 -4.586 -7.291 0.32 -8.132 0.594 -5.773 0.36 -7.406 6.565 -3.843 0.40 -5.938 11.959 -2.227 0.44 -6.186 16.198 -1.6 0.48 -5.625 20.652 -0.33 0.52 -5.41 24.594 0.363 0.56 -4.19 29.542 1.715 0.60 -5.13 33.996 2.837 0.64 -4.734 38.911 4.074 0.68 -4.899 43.761 5.262 0.72 -4.767 47.39 5.658 0.76 -5.427 51.167 6.252 0.80 -4.981 54.713 6.416 0.84 -6.219 57.452 6.548 0.88 -6.186 60.19 6.565 0.92 -6.202 62.928 7.258 0.96 -5.658 65.732 7.456 1.00 -4.718 68.652 8.148 1.04 -5.196 70.334 8.181 1.08 -5.113 73.006 8.775 1.12 -5.592 74.573 8.627 1.16 -5.592 76.454 8.478 1.20 -6.153 78.054 8.313 1.24 -6.713 79.34 8.165 1.28 -6.829 80.957 8.148 1.32 -8.016 81.419 7.852 1.36 -8.28 82.557 8.132 1.40 -8.643 83.167 7.72 1.44 -9.204 83.695 7.439 1.48 -8.891 85.097 7.868 1.52 -9.138 85.493 7.901 1.56 -9.682 86.07 7.852 1.60 -9.831 86.664 7.423

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 -104.926 499.086 47.955 558.984 0.075 -73.735 98.286 -41.31 149.48 0.124 -142.167 80.284 -41.811 195.117 0.174 -122.62 41.373 -41.834 147.718 0.224 -107.56 23.502 -41.827 121.035 0.273 -101.387 21.778 -42.082 113.85 0.323 -94.054 25.76 -42.518 109.236 0.373 -93.987 30.447 -42.79 112.348 0.423 -77.651 28.394 -42.889 95.083 0.472 -70.621 27.407 -42.462 87.601 0.522 -70.836 28.126 -41.736 88.324 0.572 -73.188 36.876 -41.177 97.033 0.621 -77.315 48.599 -41.059 109.986 0.671 -74.496 62.259 -41.307 118.591 0.721 -63.627 71.922 -41.833 117.463 0.770 -53.121 73.515 -42.627 110.143 0.820 -44.383 63.535 -43.797 93.949 0.870 -49.099 39.581 -45.264 76.946 0.920 -65.819 12.662 -46.313 72.978 0.969 -85.99 -2.955 -45.925 84.551

Likformighets test resultat: EJ likformig

-40 -20 0 20 40 60 80 100 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(39)

E-modul= 169000 MPa Rosett diameter= 0 mm Antal steg= 40 X2= 80 mm

Poisson tal= 0.27 Gage factor A= 1,93 ± 1.5% Hål diameter= 1.76 mm Y1= 85.5 mm

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -2.144 -1.138 -2.639 0.08 -4.52 -4.256 -6.235 0.12 -7.571 -5.641 -8.709 0.16 -7.274 -4.882 -7.934 0.20 -5.988 -3.86 -8.214 0.24 -7.027 -4.025 -8.528 0.28 -6.12 -2.672 -8.148 0.32 -4.981 -0.709 -7.736 0.36 -3.744 1.122 -5.988 0.40 -5.13 1.336 -6.103 0.44 -4.503 2.326 -5.872 0.48 -3.909 3.019 -6.466 0.52 -2.87 4.981 -4.652 0.56 -2.953 5.262 -5.179 0.60 -1.996 6.153 -5.377 0.64 -2.689 6.631 -5.311 0.68 -2.326 7.076 -5.674 0.72 -3.052 7.34 -6.021 0.76 -2.408 7.753 -6.087 0.80 -2.012 7.967 -7.258 0.84 -2.194 7.456 -8.412 0.88 -2.128 8.396 -7.555 0.92 -2.062 8.808 -8 0.96 -1.715 9.402 -7.505 1.00 -2.276 9.369 -7.225 1.04 -3.299 8.643 -7.522 1.08 -3.002 9.105 -8.742 1.12 -2.887 8.99 -8.726 1.16 -3.629 8.709 -8.907 1.20 -4.058 8.825 -9.138 1.24 -4.041 8.346 -9.979 1.28 -4.816 7.852 -9.765 1.32 -4.965 8.165 -10.276 1.36 -4.602 9.006 -10.078 1.40 -4.19 9.27 -10.425 1.44 -4.784 8.693 -10.342 1.48 -4.751 8.775 -11.019 1.52 -4.981 8.462 -11.513 1.56 -5.707 7.868 -12.19 1.60 -5.988 7.984 -12.107

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 62.73 109.20 -56.37 94.92 0.075 52.61 65.12 -33.89 59.85 0.124 0.64 15.47 -54.54 15.16 0.174 -31.88 -15.02 -54.36 27.63 0.224 -40.51 -25.11 -45.20 35.42 0.273 -36.50 -20.82 -38.40 31.71 0.323 -28.37 -11.74 -39.28 24.69 0.373 -23.25 -6.31 -43.24 20.83 0.423 -21.09 -3.99 -47.31 19.40 0.472 -20.50 -4.58 -48.35 18.64 0.522 -19.02 -5.17 -47.62 17.03 0.572 -12.95 0.11 -49.86 13.00 0.621 -4.78 9.90 -56.29 12.97 0.671 3.97 22.51 -63.13 20.81 0.721 9.59 32.45 -66.59 28.88 0.770 7.45 30.44 -67.37 27.49 0.820 -0.27 17.24 -64.05 17.38 0.870 -12.30 -2.43 -47.17 11.29 0.920 -22.89 -11.14 -16.79 19.82 0.969 -11.20 4.71 -12.34 14.15

Likformighets test

Likformigs test resultat: EJ likformig

-15 -10 -5 0 5 10 15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(40)

E-modul= 169000 MPa Rosett diameter= 0 mm Antal steg= 40 X2= 83 mm

Gage factor B= 1,95 ± 1.5% Hål excentricitet -16,70 mm Y2= 88.5 mm

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -2.771 -3.563 -7.373 0.08 -8.247 -10.21 -14.219 0.12 -11.101 -11.282 -14.219 0.16 -12.948 -12.487 -16.099 0.20 -14.977 -13.823 -20.058 0.24 -11.315 -6.598 -18.804 0.28 -10.045 -4.586 -12.882 0.32 -9.419 -2.92 -12.47 0.36 -10.326 -2.804 -11.233 0.40 -7.967 -0.264 -9.798 0.44 -6.994 1.419 -7.67 0.48 -5.74 3.134 -7.324 0.52 -7.274 2.705 -8.363 0.56 -4.454 6.433 -5.905 0.60 -4.619 5.872 -6.004 0.64 -5.113 6.598 -5.839 0.68 -2.375 9.6 -4.454 0.72 -3.068 11.118 -2.524 0.76 -4.041 9.913 -2.458 0.80 -2.953 11.513 -2.012 0.84 -1.979 13.064 -1.666 0.88 -1.485 13.113 -1.765 0.92 -1.666 13.476 -1.336 0.96 -0.973 14.186 -0.28 1.00 -1.072 13.691 -1.831 1.04 -0.973 14.054 -1.715 1.08 -1.518 14.878 -0.99 1.12 -1.616 15.934 -1.287 1.16 -0.594 16.627 -0.049 1.20 -0.429 17.155 -0.231 1.24 0.049 17.468 -0.033 1.28 -0.478 16.082 -1.633 1.32 -0.874 16.874 -1.353 1.36 -1.32 16.973 -1.485 1.40 -0.709 17.204 -1.386 1.44 -1.353 17.006 -1.27 1.48 -1.847 16.396 -1.864 1.52 -1.732 16.297 -2.276 1.56 -1.402 16.825 -1.963 1.60 -1.781 16.346 -2.095

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 117.78 213.09 -76.72 184.89 0.075 86.81 113.43 16.29 102.74 0.124 7.76 42.82 -36.64 39.52 0.174 -62.27 -3.99 -45.58 60.37 0.224 -88.51 -40.71 -41.88 76.73 0.273 -84.27 -57.19 -25.60 74.52 0.323 -69.89 -47.90 1.78 61.90 0.373 -52.23 -31.83 14.40 45.59 0.423 -26.87 -21.83 14.83 24.74 0.472 -21.26 -8.34 -60.53 18.56 0.522 -28.12 -4.56 -56.37 26.14 0.572 -34.02 -7.56 -48.51 30.94 0.621 -40.78 -16.86 -35.53 35.49 0.671 -44.39 -22.74 -19.18 38.45 0.721 -40.07 -22.02 -6.88 34.76 0.770 -26.62 -18.30 1.18 23.58 0.820 -9.71 -3.29 88.47 8.56 0.870 -4.44 14.49 -83.78 17.14 0.920 -0.48 21.89 -75.29 22.13 0.969 -6.79 13.23 -56.19 17.64

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(41)

Material: Segjärn 500-7 Rosette typ: 'B' Total djup= 1.6 mm X1= 83.5 mm

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -6.021 -2.59 -5.031 0.08 -4.52 -0.247 -4.536 0.12 -2.821 3.035 -3.678 0.16 -3.151 3.596 -3.81 0.20 -2.689 6.136 -2.326 0.24 -2.012 7.357 -2.557 0.28 -1.946 10.128 -0.511 0.32 -1.913 10.92 -1.781 0.36 -1.221 14.334 -0.082 0.40 -1.452 16.165 0.841 0.44 -1.138 17.27 -1.089 0.48 -1.864 19.151 -1.303 0.52 -2.755 19.002 -2.392 0.56 -4.685 16.858 -4.272 0.60 -5.377 16.049 -4.8 0.64 -6.713 14.169 -6.252 0.68 -7.027 13.493 -6.416 0.72 -7.175 13.724 -6.285 0.76 -7.109 13.526 -6.235 0.80 -7.192 13.344 -6.285 0.84 -7.373 12.816 -6.466 0.88 -7.39 12.586 -6.515 0.92 -7.604 12.272 -6.581 0.96 -7.522 11.909 -6.763 1.00 -7.604 11.513 -6.746 1.04 -7.72 11.315 -6.73 1.08 -7.72 10.854 -6.763 1.12 -7.753 10.722 -6.961 1.16 -7.769 10.573 -6.878 1.20 -7.819 10.161 -6.961 1.24 -7.951 9.996 -7.06 1.28 -7.901 9.979 -6.911 1.32 -7.819 9.765 -7.06 1.36 -7.918 9.616 -7.159 1.40 -7.868 9.452 -7.192 1.44 -8.033 9.303 -7.109 1.48 -8.049 9.122 -7.175 1.52 -8.033 9.039 -7.258 1.56 -8.033 8.924 -7.241 1.60 -8.132 8.775 -7.258

ASTM E837-08 resultat: Uträkning av icke uniform spänning

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 83.58 196.92 -41.79 171.19 0.075 -86.74 -25.33 -54.20 77.25 0.124 -55.63 -25.47 -50.11 48.23 0.174 -25.53 -5.57 -33.28 23.25 0.224 -24.73 1.07 -31.85 25.28 0.273 -36.35 2.35 -39.30 37.57 0.323 -41.41 10.51 -44.25 47.55 0.373 -32.51 21.60 -47.14 47.18 0.423 -2.26 40.30 -48.78 41.47 0.472 30.88 50.62 -51.72 44.19 0.522 46.02 53.80 51.80 50.36 0.572 31.91 61.62 43.95 53.37 0.621 7.82 48.33 42.84 44.93 0.671 -16.39 22.98 42.41 34.25 0.721 -31.27 -2.98 42.32 29.89 0.770 -32.92 -14.89 43.27 28.55 0.820 -21.41 -9.56 46.29 18.57 0.870 -5.05 9.98 47.90 13.25 0.920 8.22 32.57 46.88 29.34 0.969 4.60 37.52 45.76 35.44

Uniformitets test resultat: EJ uniform

-10 -5 0 5 10 15 20 25 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Uniformitets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Uniformitets test Mätdata Referens -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(42)

Mätpunkt: Bearbetad 1

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -11.332 -6.911 -6.581 0.08 -19.365 -4.52 -7.307 0.12 -22.449 -7.621 -8.363 0.16 -25.847 -9.518 -9.6 0.20 -29.377 -10.128 -9.979 0.24 -35.332 -8.016 -9.534 0.28 -38.004 -7.324 -8.445 0.32 -35.134 -6.153 -8.099 0.36 -35.398 -5.344 -7.951 0.40 -34.672 -4.701 -6.433 0.44 -27.167 -2.078 -5.889 0.48 -26.92 -1.666 -6.334 0.52 -30.202 -0.874 -5.559 0.56 -31.951 -5.146 -4.948 0.60 -31.01 -3.266 -4.008 0.64 -28.256 -1.072 -2.705 0.68 -20.882 2.656 0.429 0.72 -18.243 2.623 2.177 0.76 -17.781 3.612 1.27 0.80 -18.161 6.12 3.513 0.84 -19.068 5.971 4.52 0.88 -19.118 7.093 5.79 0.92 -18.953 8.313 5.938 0.96 -21.014 7.456 5.988 1.00 -20.652 7.324 5.311 1.04 -19.975 6.68 5.179 1.08 -18.573 7.67 5.592 1.12 -18.441 8.643 6.351 1.16 -19.315 9.485 8.693 1.20 -19.761 11.019 10.029 1.24 -20.503 10.425 9.682 1.28 -21.542 9.847 9.402 1.32 -22.466 7.571 8.973 1.36 -22.878 8.148 9.006 1.40 -23.571 7.918 9.089 1.44 -23.192 9.584 10.557 1.48 -22.796 9.814 10.095 1.52 -22.416 10.392 9.798 1.56 -22.895 9.913 9.188 1.60 -22.054 6.697 9.138

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 145.10 337.79 -24.98 293.50 0.075 4.16 60.11 -28.29 58.15 0.124 -2.34 52.55 -15.95 53.76 0.174 -9.83 54.48 -16.13 60.01 0.224 -26.65 18.02 -23.14 38.92 0.273 -46.96 -27.17 -53.69 40.84 0.323 -72.36 -38.42 89.55 62.71 0.373 -80.79 -33.85 77.19 70.27 0.423 -59.51 -16.65 66.53 53.18 0.472 -41.54 -3.95 53.43 39.72 0.522 -45.14 -9.25 46.05 41.30 0.572 -63.11 -30.44 48.01 54.67 0.621 -95.84 -65.22 60.26 84.78 0.671 -121.82 -89.99 74.31 109.43 0.721 -115.82 -90.01 88.11 105.32 0.770 -66.66 -50.72 -58.93 60.29 0.820 1.39 36.28 -26.42 35.61 0.870 59.71 114.18 -17.72 98.92 0.920 83.25 134.60 -12.54 117.65 0.969 27.71 50.28 -3.25 43.62

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -200.00 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(43)

E-modul= 169000 MPa Rosett diameter= 5.1 mm Antal steg= 40 X2= 82.5 mm

Poisson tal= 0.27 Gage factor A= 1,93 ± 1.5% Hål diameter= 1.92 mm Y1= 86.5 mm

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -16.313 -23.027 -16.297 0.08 -19.678 -15.819 -17.979 0.12 -20.553 -20.8 -17.996 0.16 -20.816 -21.724 -17.616 0.20 -23.324 -33.122 -16.544 0.24 -24.165 -19.348 -14.779 0.28 -25.27 -21.13 -13.146 0.32 -25.369 -20.668 -14.482 0.36 -25.072 -18.012 -14.977 0.40 -22.186 -12.619 -11.447 0.44 -21.674 -12.157 -11.563 0.48 -23.126 -13.872 -11.019 0.52 -23.241 -10.26 -11.464 0.56 -23.406 -4.404 -11.151 0.60 -22.334 2.821 -9.254 0.64 -20.388 3.678 -7.357 0.68 -21.74 1.138 -5.988 0.72 -21.823 -0.594 -4.849 0.76 -21.212 0.544 -3.513 0.80 -20.569 -1.402 -3.612 0.84 -19.579 2.21 -3.249 0.88 -20.124 0.132 -3.497 0.92 -20.107 -3.299 -5.971 0.96 -20.272 -6.103 -4.19 1.00 -19.052 1.798 -1.468 1.04 -19.167 0.528 -2.507 1.08 -16.874 5.014 -0.412 1.12 -16.297 5.724 -0.28 1.16 -14.499 -0.198 1.155 1.20 -13.839 -4.602 2.507 1.24 -96.874 -96.676 -107.794 1.28 -92.915 -104.033 -104.775 1.32 -85.707 -101.922 -98.243 1.36 -83.794 -97.567 -94.713 1.40 -81.32 -76.223 -92.371 1.44 -79.984 -77.163 -91.085 1.48 -77.839 -79.456 -89.666 1.52 -77.608 -71.654 -86.73 1.56 -77.262 -68.371 -86.202 1.60 -77.377 -64.33 -86.482

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 375.06 384.70 32.44 379.97 0.075 -76.16 -3.24 37.64 74.59 0.124 -103.34 -48.66 30.23 89.55 0.174 -48.59 -0.46 -27.63 48.36 0.224 -40.62 33.95 -36.80 64.67 0.273 -43.01 -1.95 -37.86 42.07 0.323 -48.71 -46.48 84.07 47.63 0.373 -64.13 -52.83 -84.22 59.30 0.423 -57.30 3.17 -51.32 58.95 0.472 -56.69 72.33 -46.48 112.01 0.522 -62.29 91.57 -43.88 134.05 0.572 -65.72 38.04 -39.37 90.91 0.621 -88.29 -56.25 14.43 77.41 0.671 -182.81 -38.55 40.33 166.91 0.721 -177.33 21.17 44.13 188.81 0.770 -28.50 107.25 48.54 123.98 0.820 156.23 195.31 -73.60 179.00 0.870 90.14 270.16 -49.52 238.25 0.920 -189.02 23.51 -44.79 201.81 0.969 -632.94 -563.54 -26.95 601.25

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -800.00 -600.00 -400.00 -200.00 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar

(44)

E-modul= 169000 MPa Rosett diameter= 5.1 mm Antal steg= 40 X2= 77.5 mm

Djup Grid A Grid B Grid C [mm] [μm/m] [μm/m] [μm/m] 0.04 -0.693 4.404 5.542 0.08 0.049 5.955 6.103 0.12 0.198 6.367 6.581 0.16 0.066 6.087 5.988 0.20 -0.445 6.186 6.103 0.24 -0.94 5.872 5.971 0.28 -1.023 5.955 5.806 0.32 -1.039 6.103 5.889 0.36 -0.973 6.416 6.268 0.40 -1.237 6.384 6.268 0.44 -1.534 6.565 6.318 0.48 -1.534 6.532 6.334 0.52 -1.732 6.565 6.268 0.56 -2.029 6.598 6.416 0.60 -2.26 6.581 6.334 0.64 -2.441 6.581 6.252 0.68 -2.903 6.136 5.905 0.72 -2.903 6.482 6.202 0.76 -2.854 6.581 6.235 0.80 -2.887 6.548 6.186 0.84 -3.134 6.697 6.697 0.88 -3.184 6.73 6.664 0.92 -3.216 6.796 6.73 0.96 -3.266 6.961 7.027 1.00 -3.563 7.027 7.175 1.04 -3.546 7.241 7.357 1.08 -3.464 7.423 7.489 1.12 -3.827 7.192 7.274 1.16 -3.728 7.406 7.357 1.20 -3.777 7.604 7.588 1.24 -9.715 4.173 2.837 1.28 -9.534 5.113 4.586 1.32 -9.551 5.229 4.816 1.36 -9.748 5.146 4.635 1.40 -9.814 5.311 4.915 1.44 -9.666 5.509 5.097 1.48 -9.649 5.592 5.196 1.52 -9.798 5.724 5.196 1.56 -9.748 5.955 5.427 1.60 -9.831 6.153 5.641

Djup σmin σmax β σvMises [mm] [MPa] [MPa] [deg] [MPa] 0.025 -121.23 0.57 -17.50 121.52 0.075 -13.29 8.40 -75.08 18.94 0.124 5.64 20.76 75.03 18.60 0.174 12.06 17.90 51.99 15.81 0.224 9.76 10.74 44.50 10.28 0.273 2.45 4.88 -82.43 4.22 0.323 -2.64 0.35 88.12 2.84 0.373 -2.09 1.45 71.99 3.08 0.423 1.92 3.32 20.24 2.89 0.472 5.38 8.48 -11.32 7.43 0.522 7.44 10.96 -25.73 9.70 0.572 5.95 8.57 -40.58 7.61 0.621 2.18 3.67 -75.19 3.20 0.671 -2.80 -0.46 67.18 2.61 0.721 -3.82 -1.73 35.25 3.31 0.770 -0.74 3.11 2.53 3.53 0.820 1.41 8.87 -10.89 8.25 0.870 -1.37 8.01 -15.24 8.77 0.920 -14.19 -7.41 -14.01 12.29 0.969 -35.16 -32.75 10.82 34.02

-15 -10 -5 0 5 10 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Töjning [μ m/m ] Djup [mm] Uppmätta töjningar Grid A Grid B Grid C -20 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 p Likformighets test Mätdata Referens 0 20 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e t Likformighets test Mätdata Referens -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 R es ts pänn ing ar [MP a ] Djup[mm] Restspänningar